除濕風干對土壤主要理化性質(zhì)檢測準確性的影響評價

萬偉杰 袁麗娟 張標金

摘要 自然風干制備濕土壤樣品效率低下，利用風機和除濕機制造干燥的空氣循環(huán)來模擬自然風干過程實現(xiàn)快速干燥是一條理想的途徑，然而該方式對土壤理化性質(zhì)的檢測準確性是否有影響尚缺乏文獻報道。本研究通過對比除濕風干和自然風干制備土壤的風干速度、水分、pH值、有機質(zhì)含量、主要重金屬（Cr、Cu、As、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb、Hg）含量等的差異性來分析除濕風干代替自然風干的可行性。結(jié)果表明，除濕風干的干燥速度更快，最終水分含量更低，而pH值、有機質(zhì)含量和重金屬含量則沒有顯著差異，因而在上述項目的檢測中可采用除濕風干的方式制備濕土壤樣品以提高制樣效率。

關(guān)鍵詞 除濕風干；土壤；理化性質(zhì)

中圖分類號 O655.2；O657 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）14-0187-02

Abstract Wet soil sample preparation via natural air drying is inefficient.It is an ideal way to achieve rapid drying by simulation of the natural drying process from dry air cycle utilizing a fan and a dehumidifier.However，there is rare literature report about the influence of this method on the detection accuracy of soil physical and chemical properties.In this study，in order to analyze the feasibility of dehumidification air drying instead of natural air drying，the differences of dry speed，moisture，pH value，organic matter content and main heavy metals（Cr，Cu，As，Mn，Ni，Zn，Cd，Pb and Hg）contents of soil prepared by dehumidification air drying and natural air drying were compared.The results indicated that，the drying rate of dehumidification drying was faster，and final moisture was lower.However，there were no significant difference in pH value，organic matter content and heavy metal contents.Therefore，wet soil samples can be prepared by dehumidification air drying to improve the efficiency of sample preparation.

Key words dehumidification air drying；soil；physical and chemical property

土壤指標的檢測普遍要求土壤樣品為干燥狀態(tài)，目前土壤的pH值、重金屬、有機質(zhì)等檢測指標，加熱烘干對其含量和存在狀態(tài)都會有影響。如重金屬汞在土壤中有部分以元素形態(tài)存在，這部分汞為親氣元素，易向大氣遷移（尤其在人為活動影響下）[1]。一般條件下，還有部分汞被有機物螯合，成為有機態(tài)汞，這部分汞的含量及螯合強度不僅受有機質(zhì)量的影響，而且受其質(zhì)的影響，其中甲基汞和二甲基汞極易被植物吸收，也易揮發(fā)損失[2-3]。因此，檢測方法對土壤樣品的制備要求幾乎一律為自然風干或冷凍干燥。而冷凍干燥成本較高、干燥量少，現(xiàn)階段大部分檢測機構(gòu)還是采用自然風干的方式。

自然風干雖然有著能夠最大限度保持樣品原始性狀的優(yōu)點，但其干燥時間很漫長，尤其是在南方連續(xù)的陰雨天氣下干燥效率極低，嚴重影響檢測機構(gòu)工作效率，無法滿足檢測客戶的迫切需要。而關(guān)于快速風干制備土壤樣品的方法卻鮮有報道，也缺少理論依據(jù)。本研究通過自制快速風干設(shè)備制樣，并比較其與自然風干樣品的差異來研究代替自然風干的可行性，為土壤的快速風干制樣提供新的方法和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器

儀器包括AFS-230E原子熒光光譜儀（北京科創(chuàng)海光儀器公司）、DRC-e電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國PerkinElmer公司）、MARSXpress微波消解儀（美國CEM公司）、AL204分析天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]、SevenEasy S20實驗室pH計[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]、GZX-9240 MBE數(shù)顯鼓風干燥箱（上海博訊）。

1.2 試劑

試劑包括國家標準樣品多元素標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心），汞單元素標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心），土壤標準參考樣GSS-7，鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸均為UPS級（蘇州晶瑞化學股份有限公司），其他試劑為優(yōu)級純，試驗用水為超純水（Millipore公司超純水制備，電阻率為18.2 MΩ·cm）。

1.3 試驗方法

1.3.1 除濕風干設(shè)備。根據(jù)濃度擴散原理，在相對封閉的環(huán)境中使用除濕機降低空氣濕度，再利用風機制造空氣循環(huán)來模擬自然風干的過程，實現(xiàn)快速風干的目的。

1.3.2 樣品準備。于南昌縣隨機采集2種類型土壤樣品，1號為黏性的土壤，2號為疏松的土壤。試驗前測試其水分含量，1號含水量為36.1%，2號含水量為18.7%。對上述2種土壤同時采用自然風干和除濕風干2種干燥方式，得到所需干燥樣品。

1.3.3 樣品分析。

（1）水分的測定采用重量法，參照國家環(huán)境保護標準《土壤干物質(zhì)和水分的測定重量法》（HJ 613—2011）[4]，土壤樣品在（105±5）℃烘至恒重，以烘干前后的土樣質(zhì)量差值計算干物質(zhì)和水分的含量，用質(zhì)量百分比表示。

（2）pH值的測定方法參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《土壤pH的測定》（NY/T 1377—2007）[5]，稱?。?0.0±0.1）g試樣，置于50 mL的高型燒杯中，并加入25 mL水。將容器密封后，用攪拌器攪拌5 min，然后靜置1～3 h。以校正后的pH計測定讀數(shù)。

（3）有機質(zhì)的測定采用滴定法，參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《土壤檢測 第6部分：土壤有機質(zhì)的測定》（NY/T 1121.6—2006）[6]，在加熱條件下，用過量的重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化土壤有機碳，多余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標準溶液滴定，由消耗的重鉻酸鉀量按氧化校正系數(shù)計算出有機碳量，再乘以常數(shù)1.724，即為土壤有機質(zhì)含量。

（4）汞的測定方法采用原子熒光法，參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《土壤檢測 第10部分：土壤總汞的測定》（NY/T 1121.10—2006）[7]，稱取通過0.149 mm篩孔的風干試樣0.5 g（精確至0.000 1 g）置于50 mL具塞比色管中，加10 mL（1+1）王水，加塞后小心搖勻，于沸水浴中加熱消解2 h，取出冷卻，立即加10 mL保存液，用稀釋液定容，澄清后使用原子熒光光譜儀測定。

（5）Cr、Cu、As、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb等重金屬的測定參考相關(guān)文獻[8-11]方法，采用微波消解ICP-MS法，稱取干試樣0.1 g（精確至0.001 g）置于微波消解罐中，加3 mL水潤濕，加3 mL HNO3、2 mL H2O2、1 mL HF，浸泡1 h，蓋好內(nèi)蓋，旋緊外套，放入微波消解器中消解。微波消化程序可以根據(jù)儀器型號調(diào)至最佳條件。消解完畢，在箱內(nèi)自然冷卻至室溫，將消化液過濾入50 mL容量瓶中，用超純水少量多次洗滌消解罐，洗液合并于容量瓶中，再加入1 mg/L Rh 1 mL作為內(nèi)標元素，最后定容至刻度，混勻備用，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 風干速度與最終水分含量

風干速度是干燥效率的體現(xiàn)，而最終水分含量則會影響到土壤樣品的保存。在風干過程中對除濕風干的樣品每5 h取樣，自然風干的樣品每天取樣分別測其水分。結(jié)果顯示，除濕風干的1號在40 h后達到恒重，水分為2.1%；2號在25 h后達到恒重，水分為1.8%。自然風干的1號在11 d后達到恒重，水分為4.0%；2號在9 d后達到恒重，水分為3.4%。由此可見，除濕風干的干燥效率更高，最終水分更低。

2.2 土壤pH值、有機質(zhì)及重金屬含量

土壤pH值、有機質(zhì)及重金屬含量是土壤檢測的常見項目。本試驗采用2種風干方式的2種土壤樣品分別測定pH值、有機質(zhì)及重金屬含量的方式來分析除濕風干和自然風干的差異。pH值和有機質(zhì)含量采用3個平行測定，重金屬采用6個平行測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種處理方式的土壤pH值、有機質(zhì)及重金屬含量均沒有顯著差異（表1～3）。pH值結(jié)果差值均<0.1，符合方法要求，而除濕風干的pH值略微偏高可能是受土壤水分含量影響。有機質(zhì)含量的平行測定結(jié)果允許相差和重金屬含量的RSD值均符合國家檢測標準要求。

3 結(jié)論

采用除濕風干制備的濕土壤樣品主要理化性質(zhì)分析結(jié)果和自然風干的樣品結(jié)果差異不顯著，且風干效率更高，最終的水分含量更低，有利于樣品保存。在實際檢測過程中，可以使用除濕風干代替自然風干，以提高制樣效率，但該制樣方式能否推廣到所有土壤檢測項目還有待進一步研究。

4 參考文獻

[1] REVIS E.Distribution of mercury species in soil from a mercury contami-nated site[J].Water Air and Soil Pollution，1989（45）：105-113.

[2] 姚愛軍，青長樂.腐殖酸對礦物結(jié)合汞活性的影響：Ⅰ.腐殖酸對礦物結(jié)合汞揮發(fā)活性的影響[J].土壤學報，1999，36（4）：477-483.

[3] 荊延德，趙石萍，何振立.土壤中汞的吸附-解吸行為研究進展[J].土壤通報，2010，41（5）：1270-1274.

[4] 環(huán)境保護部.土壤 干物質(zhì)和水分的測定 重量法：HJ 613—2011[S].北京：中國環(huán)境科學出版社，2011.

[5] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.土壤pH的測定：NY/T 1377—2007[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.

[6] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.土壤檢測 第6部分：土壤有機質(zhì)的測定：NY/T 1121.6—2006[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[7] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.土壤檢測 第10部分：土壤總汞的測定：NY/T 1121.10—2006[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[8] 劉傳娟，劉鳳枝，蔡彥明，等.不同前處理方法ICP-MS測定土壤中的重金屬[J].分析試驗室，2009（28）：91-94.

[9] 林松.微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定土壤樣品中八種重金屬元素[J].福建分析測試，2008，17（3）：21-23.

[10] 張奇，鄭昱.微波消解ICP-MS法測定土壤中的8種金屬元素[J].廣東化工，2016，43（9）：241-242.

[11] 楊麗華.微波消解ICP-MS法測定土壤中的十種金屬元素[J].福建分析測試，2017，26（1）：59-62.